JP2010272725A - Thin film solar cell module and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールの構造、その製造方法に関するものである。 The present invention relates to a structure of a solar cell module and a manufacturing method thereof.
アモルファスシリコンなどを発電層とした薄膜太陽電池セルのモジュールは、たとえば特許文献1のように構成される。透光性絶縁基板上に並設された複数の薄膜太陽電池セルが直列接続されて集積型薄膜太陽電池デバイスが構成される。集積型薄膜太陽電池デバイスの一端および他端にそれぞれ正極集電部および負極集電部が形成される。薄膜太陽電池セルは細長い矩形で、矩形の長辺は透光性絶縁基板のほぼ全幅にわたる長さを有している。隣接する薄膜太陽電池セル間どうしは、一方のセルの透明電極膜と他方のセルの裏面電極膜とが互いに接続されて直列に接続される。直列に接続された一端の薄膜太陽電池セルの透明電極膜の端部上に薄膜太陽電池セルとほぼ同一長の線状のP型電極端子部が形成される。また、他端の薄膜太陽電池セルの裏面電極膜の端部に同様のN型電極端子部が形成される。これらのP型電極端子部およびN型電極端子部が電極取り出し部となる。P型電極端子部にはこの端子部と同形・同大の銅箔からなるバスバーと呼ばれる正極集電部がP型電極端子部の全面に対して電気的かつ機械的に接合される。同様にN型電極端子部と同形・同大の負極集電部がN型電極端子部の全面に対して接合される。そして、集積型薄膜太陽電池デバイス上において正極集電部および負極集電部に対してそれぞれ薄膜太陽電池セルを横切る正極リード線および負極リード線が接続される。正極リード線および負極リード線の他端は貫通する状態で集積型薄膜太陽電池デバイスの裏面全体がラミネート封止される。ラミネート封止は封止絶縁フィルムとバックフィルムとで行われる。
A module of a thin-film solar battery cell using amorphous silicon or the like as a power generation layer is configured as in
従来の多結晶シリコン太陽電池モジュールでは、特許文献2のように複数の太陽電池セルの接続に、インターコネクタが用いられる。インターコネクタは銅箔などで形成された電極接触部を両端に備え、その表面全体をはんだで被覆されている。インターコネクタの一方の電極接触部が、太陽電池セル表面の集電電極のバスバー部と接続され、他方の電極接触部が、隣接する太陽電池セルの裏面の集電電極に接続されている。電極接触部と集電電極部との接続は、はんだ付けにより接合されている。このインターコネクタによる抵抗損失低減のため、その表面積を増大すると太陽電池セルの表面における受光面積が減少して出力が減少する。一方、この出力減少を防止するためインターコネクタの厚みを厚くすると、はんだ付けの際の温度変化に伴うインターコネクタから半導体基板に印加される圧縮応力が増大する。そこで特許文献2では、インターコネクタの厚みを厚くしても圧縮応力による問題を防止できるように、あらかじめ凹凸部を設けたインターコネクタを接続する方法を提案している。
In a conventional polycrystalline silicon solar cell module, an interconnector is used for connecting a plurality of solar cells as in
特許文献3には、透光性を有する表面部材と、裏面部材との間に、接続タブに電気的に接続されたシリコン基板からなる太陽電池が封止された太陽電池モジュールが示されている。接続タブは太陽電池との接続面を形成する複数の接続部と、太陽電池との接続面から離間して複数の接続部を互いに連結する連結部と、を備える。接続部の長さは少なくとも接続タブと太陽電池とが重畳する長さの半分程度としている。裏面部材、封止材シート、接続タブにより接続された太陽電池、封止材シート、及び表面部材が積層されてなる積層体を加熱圧縮することにより太陽電池を表面及び裏面部材間に封止する。封止材シートとして、接続タブに対応する部分が除去されるか、またはその膜厚が他の部分よりも肉薄とされたシートを用いる。これにより封止工程において接続タブに直接応力が加わることを抑制する。 Patent Document 3 shows a solar cell module in which a solar cell made of a silicon substrate electrically connected to a connection tab is sealed between a translucent surface member and a back surface member. . The connection tab includes a plurality of connection portions that form a connection surface with the solar cell, and a connection portion that separates the connection surface with the solar cell and connects the plurality of connection portions to each other. The length of the connection portion is at least about half of the length in which the connection tab and the solar cell overlap. The solar cell is sealed between the front surface and the back surface member by heating and compressing the laminated body formed by stacking the back surface member, the sealing material sheet, the solar cell connected by the connection tab, the sealing material sheet, and the front surface member. . As the sealing material sheet, a sheet in which a portion corresponding to the connection tab is removed or a film thickness thereof is thinner than other portions is used. Thereby, it is suppressed that a stress is directly applied to the connection tab in the sealing process.
特許文献1のようにガラス基板を用いた薄膜太陽電池モジュールにおいて、集電電極全面に銅箔からなるバスバーを電気的かつ機械的に接合すると、ガラス基板と銅箔との熱膨張の違いから、接合後に行われる樹脂封止などの加熱工程で、集電電極と銅箔との間に応力が発生して集電電極が剥離するなどの問題を生じる。また、特許文献2のように、あらかじめ凹凸部を設けたインターコネクタを接続すると、インターコネクタの屈曲部で熱膨張差による応力は緩和される。しかし、薄膜太陽電池モジュールの集電電極は一般に薄い金属層からなり、金属ペーストの焼き付けなどで形成される多結晶シリコン太陽電池モジュールの集電電極に比べて機械的強度が弱い。このため、特許文献2のようにあらかじめ凹凸部を設けたインターコネクタを接続すると封止した際に背面からの圧力を受けて屈曲部が集電電極に強く押し当って集電電極を破損する問題が生じる。あるいは凸部が変形して熱膨張差を緩和する効果が十分得られない問題がある。特許文献3のように、封止工程においてバスバーに対応する部分が除去、または肉薄とされたシートを用いることで、集電電極に印加される応力を抑制できる。しかし幅が広いバスバー配線を用いた場合に、そのバスバー配線の下の隙間に封止樹脂が入り込まず空洞が残りやすい問題がある。さらに、封止樹脂が入り込まない部分でバスバー配線の凸部形状が変形して、熱膨張差を緩和する効果が十分得られない問題がある。また、凸部周辺の下の隙間に封止樹脂が入り込む際に、凸部周辺の封止樹脂の厚みが薄くなる問題がある。
In a thin film solar cell module using a glass substrate as in
そこで、本発明は、熱膨張による応力を緩和する効果に優れるとともに、幅の広いバスバー配線を用いた場合でもバスバー配線と集電電極との間に空洞が発生しにくい薄膜太陽電池モジュールを実現することを目的とする。 Therefore, the present invention realizes a thin film solar cell module that is excellent in the effect of relieving stress due to thermal expansion and that is less likely to generate a cavity between the bus bar wiring and the collector electrode even when a wide bus bar wiring is used. For the purpose.
本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、複数の薄膜太陽電池素子および前記薄膜太陽電池素子の一部に外部に電力を取り出す集電電極が透光性基板上に形成された薄膜太陽電池を用意する工程と、前記集電電極の上にバスバー配線を配置して前記集電電極と電気的に接続する接続工程と、前記薄膜太陽電池と前記バスバー配線との上を熱可塑性樹脂からなる封止シートとバックシートとで覆って封止する封止工程と、を備え、前記接続工程では、前記集電電極と前記バスバー配線とは互いに間隔をあけた複数の接続部で電気的に接続され、前記間隔領域内に熱可塑性樹脂を含有するスペーサが前記集電電極と前記バスバー配線間に設置される薄膜太陽電池モジュールの製造方法とした。 The method for manufacturing a thin film solar cell module according to the present invention includes: a thin film solar cell in which a plurality of thin film solar cell elements and a collecting electrode for extracting electric power to the outside are formed on a translucent substrate. A step of preparing, a connecting step of arranging a bus bar wiring on the current collecting electrode and electrically connecting to the current collecting electrode, and a seal made of a thermoplastic resin on the thin film solar cell and the bus bar wiring. A sealing step of covering and sealing with a stop sheet and a back sheet, and in the connection step, the current collecting electrode and the bus bar wiring are electrically connected by a plurality of connecting portions spaced from each other. In the method for manufacturing a thin-film solar cell module, a spacer containing a thermoplastic resin in the interval region is installed between the current collecting electrode and the bus bar wiring.
また、本発明の太陽電池モジュールは、互いに電気的に接続された複数の薄膜太陽電池素子と、前記薄膜太陽電池素子の一部に形成された集電電極とを透光性基板上に有する薄膜太陽電池と、前記集電電極の上に配置されて前記集電電極と電気的に接続されるバスバー配線と、前記薄膜太陽電池と前記バスバー配線とを覆うバックシートと、前記薄膜太陽電池および前記バスバー配線と前記バックシートとの間に熱可塑性樹脂からなる封止接着層と、を備え、前記バスバー配線は互いに間隔をあけた複数の接続部で前記集電電極と電気的に接続され、前記接続部間に前記集電電極との間が熱可塑性樹脂を含有するスペーサによって離隔された連結部を有し、前記連結部と前記集電電極との間の前記スペーサが前記連結部の側方にはみ出す部分を有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールとした。 Further, the solar cell module of the present invention is a thin film having a plurality of thin film solar cell elements electrically connected to each other and a collector electrode formed on a part of the thin film solar cell element on a light-transmitting substrate. A solar cell, a bus bar wiring disposed on the current collecting electrode and electrically connected to the current collecting electrode, a back sheet covering the thin film solar cell and the bus bar wiring, the thin film solar cell, and the A sealing adhesive layer made of a thermoplastic resin between the bus bar wiring and the back sheet, and the bus bar wiring is electrically connected to the current collecting electrode at a plurality of connecting portions spaced from each other, Between the connecting portions, there is a connecting portion that is separated from the current collecting electrode by a spacer containing a thermoplastic resin, and the spacer between the connecting portion and the current collecting electrode is lateral to the connecting portion. The part that protrudes And a thin film solar cell module characterized in that it has.
本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、集電電極とバスバー配線とは互いに間隔をあけた複数の接続部で電気的に接続され、前記間隔領域内に熱可塑性樹脂を含有するスペーサが集電電極とバスバー配線間に設置されるようにすることを含むため、バスバー配線に、集電電極に固定されず、熱膨張差による応力を緩和する効果に優れた連結部を容易に製造できる。また、バスバー配線が幅広の箔や薄板状であっても、集電電極との間に熱可塑性樹脂が充填されやすく、空洞が発生しにくい。さらにバックシート側から圧力を受けても、熱可塑性樹脂を含有するスペーサがバスバー配線と集電電極との間にあるために、接続部を介して集電電極にかかる圧力が軽減されて集電電極の破損を防止できる。 In the method for manufacturing a thin film solar cell module according to the present invention, the current collecting electrode and the bus bar wiring are electrically connected through a plurality of connecting portions spaced from each other, and a spacer containing a thermoplastic resin is collected in the spacing region. Since it includes being installed between the power electrode and the bus bar wiring, it is possible to easily manufacture a connecting portion that is not fixed to the current collecting electrode and is excellent in the effect of relieving the stress due to the difference in thermal expansion. Further, even if the bus bar wiring is a wide foil or thin plate, the thermoplastic resin is easily filled between the current collector electrodes, and cavities are not easily generated. Furthermore, even when pressure is applied from the backsheet side, since the spacer containing the thermoplastic resin is located between the bus bar wiring and the current collecting electrode, the pressure applied to the current collecting electrode through the connecting portion is reduced and the current collecting is reduced. Damage to the electrode can be prevented.
また、本発明の薄膜太陽電池モジュールは、バスバー配線が互いに間隔をあけた複数の接続部で集電電極と電気的に接続され、その接続部間に集電電極との間が熱可塑性樹脂を含有する樹脂スペーサによって離隔された連結部を有し、連結部と集電電極との間の樹脂スペーサが連結部の側方にはみ出す部分を有する。これにより、連結部の側方におけるバックシートと薄膜太陽電池との間の熱可塑性樹脂層の厚みが封止接着層よりも厚い構造となる。このように、バスバー配線の連結部の側方の熱可塑性樹脂層が厚いことにより、連結部が熱膨張による応力を緩和する効果に優れる。 In the thin film solar cell module of the present invention, the bus bar wiring is electrically connected to the current collecting electrode at a plurality of connecting portions spaced from each other, and a thermoplastic resin is interposed between the current collecting electrodes between the connecting portions. It has the connection part separated by the resin spacer to contain, and has the part which the resin spacer between a connection part and a current collection electrode protrudes to the side of a connection part. Thereby, it becomes a structure where the thickness of the thermoplastic resin layer between the back sheet and thin film solar cell in the side of a connection part is thicker than a sealing contact bonding layer. Thus, since the thermoplastic resin layer on the side of the connecting portion of the bus bar wiring is thick, the connecting portion is excellent in the effect of relieving stress due to thermal expansion.
<実施の形態1.>
図1は本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールに用いた薄膜太陽電池の構造を示す斜視図である。太陽光は基板側から入る薄膜太陽電池であり、図は薄膜太陽電池素子が形成された背面側から見た図である。図2は本実施の形態1薄膜太陽電池モジュールを背面側から見た分解斜視図である。図3は本実施の形態1薄膜太陽電池モジュールを背面側から見た斜視図であり、図2の分解斜視図を組み立てた完成図である。
<Embodiment 1. >
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a thin film solar cell used in the thin film solar cell module of the first embodiment. Sunlight is a thin film solar cell that enters from the substrate side, and the figure is a view from the back side where the thin film solar cell element is formed. FIG. 2 is an exploded perspective view of the first embodiment thin film solar cell module as seen from the back side. FIG. 3 is a perspective view of the first embodiment thin film solar cell module as seen from the back side, and is a completed view assembled from the exploded perspective view of FIG.
図1の薄膜太陽電池100は、ガラスなどの矩形の透光性基板1の上に相互に電気接続された複数の薄膜太陽電池素子10が配置された集積型の太陽電池である。薄膜太陽電池素子10は幅の細い矩形であり、その長辺が透光性基板1の一辺に平行である。その長辺と垂直な方向に複数の薄膜太陽電池素子10が配列されている。薄膜太陽電池素子10は基板側から、透明電極2、光電変換層4、裏面電極6が順に積層される。透明電極2はSnO2、ZnO、ITOなどの酸化物透明導電材料などからなる。光電変換層4はアモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜などからなる。裏面電極6は銀やアルミニウムなどの金属材料からなる。隣り合う薄膜太陽電池素子10間に光電変換層4を分割した溝が形成され、この溝内で一方の素子の透明電極2と、他方の素子の裏面電極6とが電気的に直列接続される。
A thin film
各要素の典型的なサイズと形状は、たとえば、透光性基板1のサイズは縦150cm、横100cmの矩形であり、薄膜太陽電池素子10は縦140〜149cm、横0.5〜2cmの矩形である。薄膜太陽電池素子10は数10〜200素子程度が相互に接続される。また素子を構成する各層の厚みは、たとえば、透明電極2が0.2〜1μm、光電変換層4が0.2〜5μm、裏面電極6が0.2〜3μmである。
The typical size and shape of each element is, for example, that the size of the
相互に接続された薄膜太陽電池素子10の一部には外部に電力を取り出すための集電電極21、22が形成される。図は、基板の端部付近に位置する薄膜太陽電池素子10の上の裏面電極6を集電電極21、22とした構造を示す。配列された両端の薄膜太陽電池素子10の裏面電極6、透明電極2と接続する導電膜を透光性基板1の周辺部に形成して、これらを集電電極21、22としてもよい。
図2のように本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールは、両極の集電電極21、22の上に、スペーサ15、バスバー配線17が設置される。そのバスバー配線17の上にリード線23が一端が接続されるように設置される。リード線23は薄膜太陽電池素子10の裏面電極6との間には、電気的に絶縁性の樹脂シート24が挟まれる。リード線23の他端は基板中央付近に位置する。これらの上は薄膜太陽電池100の背面全体が封止シート25、バックシート27で覆われる。封止シート25、バックシート27には基板中央付近にリード線23の他端を露出するように開口部分が形成されている。バックシート27の上にはその開口部を覆うように接続ボックス31が設置される。積層後の完成したモジュールは図3のように、裏面の全体がバックシート27によって覆われ、その一部に接続ボックス31が設置された構造となる。接続ボックス31は開口部を封止するとともに、その内部でリード線23の他端と図示しない外部配線とが接続される。外部配線によってモジュールから電力を外部に取り出す。バスバー配線17は幅広の薄膜太陽電子素子10の電力をリード線23に低損失に接続することを容易とする中間部材である。
As shown in FIG. 2, in the thin film solar cell module according to the first embodiment, the
集電電極21、22とバスバー配線17との接続は1:1でなくてもよい。たとえばバスバー配線17が集電電極21、22に沿った方向に2つ以上に分割され、複数の集電電極とバスバー配線17とが接続されるようにしてもよい。
The connection between the
封止シート25は、たとえば、融点が70〜100℃程度の熱可塑性の樹脂材料を用いることができる。その材料としてEVAを主成分とする材料を用いると接着性や柔軟性が良く、薄膜太陽電池素子10の保護に優れる。
For the sealing
バックシート27は、太陽電池内部を長期間にわたって機械的、電気的に保護し、湿度などにより腐食することを防止する部材である。バックフィルムとも呼ばれる。その材料は機械強度、電気絶縁性、防湿性が良く、封止シートと密着性が高い材料を用いると良い。たとえば、その材料として、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、さらにそれらに防湿性向上のためアルミニウム層を積層したフィルムなどを用いてもよい。また、封止樹脂シートとバックシートとが一体に積層されたものを使用してもよい。
The
図2のように集電電極21、22とバスバー配線17とは、間隔をあけた複数の接続部13で電気的に接続される。複数の接続部13は、集電電極21、22とバスバー配線17とが延在する方向に沿って列をなしている。それらの列の隣り合う接続部13の間にはシート状のスペーサ15が集電電極21、22とバスバー配線17との間に挟まれる。図は櫛形のスペーサ15の歯の部分が隣接する接続部13間の領域内に設置されることを示す。この場合、集電電極21、22が延在する方向に接続部13とスペーサ15とが交互に並ぶ。
As shown in FIG. 2, the
バスバー配線17はたとえば厚みが30〜200μmの銅箔などの薄板の金属材料からなる。図のように集電電極21、22が基板の辺に沿って延在する形状の場合、バスバー配線17も集電電極21、22の延在する方向に沿った帯状の形状のものを用いるとよい。押圧することにより比較的容易に変形できる程度に薄いものであることが好ましい。典型的なバスバー配線17は、幅約5mm、厚み0.03〜0.1mmなどのテープ状である。また、平板状の配線材料(Au、Ag、Cu、Al、Tiなどの金属またはこれらの合金など)で形成され、表面に接合金属材料などのめっきが施されていてもよい。隣接する薄膜太陽電池素子10の裏面電極6と短絡しないように集電電極21、22の幅よりも幅を狭くすると良い。
The
接続部13において集電電極21、22とバスバー配線17とを電気的、機械的に接続する接続材料として、導電性接着剤、低融点金属、導電性接着フィルムなどを使用することができる。あらかじめバスバー配線17にメッキなどで接続材料の膜が形成されている場合、その膜を用いてもよい。隣り合う接続部13の間隔は、たとえば1〜15cmなどとすることができる。また、接続部13の形状やサイズはたとえば、1辺が0.1〜2cmの四角形、直径が0.1〜2cmの円形などとしてもよい。接続部13の間隔に比べてサイズを小さくすると好ましい。隣り合う接続部13の形状を違えたり、それらの間隔を不均一にしたりしてもよい。それらのサイズや形状は薄膜太陽電池100が発生する電圧、電流、接続部13の材料の性質などに応じて適切なサイズや形状とすればよい。接続部13は集電電極21、22から突出するバンプ形状であってもよい。
As a connection material for electrically and mechanically connecting the
シート状のスペーサ15は、隣り合う接続部13の間の領域のほぼ全部または部分的に位置する。接続部13のサイズに比べて接続部13の間隔が充分大きい場合はスペーサ15がその間隔のすくなくとも半分以上を占めるようにすると良い。スペーサ15と接続部13との間に0.5〜5mm程度の隙間を残して、それ以外の接続部間の全体をスペーサ15で覆うようにするとさらに好ましい。
The sheet-
スペーサ15の厚みは接続部13における接続材料の厚みよりも厚いことが望ましい。たとえば接続材料の厚みが30〜40μである場合に、それらに比べてスペーサ15の厚みは十分に厚い、たとえば0.1〜1mmなどとすると良い。スペーサ15の厚みは接続材料の厚みよりも0.5mm以上厚くすると好ましい。接続材料の厚みが0.1mm以下なら、0.6〜0.8mm程度のものを用いると良い。
The thickness of the
スペーサ15の材料は、絶縁性の樹脂材料からなり、特に熱可塑性樹脂材料からなることが望ましい。熱可塑性樹脂材料は、一旦加熱されて溶融しても、再度低温で凝固した際も柔軟性を保つ性質に優れる材料である。たとえば、その材料としてエチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)が好適である。また、酸性ガスの発生が少ないオレフィン樹脂を基材とする材料でもよい。封止シート25と同質の熱可塑性樹脂材料からなることがより望ましい。なおこれらの熱可塑性樹脂材料と他の材料とが複合されてできる材料でも良い。EVAとポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムとが積層されたような複合材料でもよい。熱可塑性樹脂材料を含有した材料であれば、一部に金属やセラミックスなどの無機材料が混入されていてもよい。
The material of the
また、シート状のスペーサ15の形状は、隣り合う接続部13側に面するバスバー配線17が延在する方向に垂直な側面を有すると良い。たとえば平行な両側面を有する矩形などの形状のスペーサ15をその両側面がバスバー配線17を垂直に横切るように設置する。たとえば図2のように、集電電極21、22の延在方向と垂直方向にのびた櫛形のスペーサ15の櫛歯部が接続部13の間に挿入されてもよい。その櫛歯は集電電極21、22の延在方向と垂直な側面を有する。
Moreover, the shape of the sheet-
また、スペーサ15は集電電極21、22とバスバー配線17との間からはみ出る部分を有するとよい。さらに、そのはみ出る部分によって、スペーサとなる複数のパターンが一体に連なった形状とするとよい。図2では櫛形の形状のスペーサ15の櫛歯の部分が隣り合う接続部13に挟まれるスペーサとなり、櫛形の基部部分がスペーサを連結して一体となっている。また、基板の端部側が狭い場合、図のように連結する部分は集電電極21、22よりも透光性基板1の中央寄りに位置するようにするとよい。接続部間のスペーサ15部分に細いスリットや表面の一部に溝や微細な凹凸パターン形成されていてもよい。
The
バックシート27は、機械強度、電気絶縁性、防湿性が良く、封止シートと密着性が高い材料を用いると良い。たとえば、その材料として、ポリフッ化ビニル樹脂(PVF)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、さらにそれらに防湿性向上のためアルミニウム層を積層したフィルムなどを用いてもよい。また、封止樹脂シートとバックシートとが一体に積層されたものを使用してもよい。
The
次に、本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールを製造する手順について説明する。図4から図8は、本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する上面図または断面図である。これらは図3で点線Y1Y2またはX1X2で示した太陽電池パネル周辺部の集電電極22が形成された領域を拡大した図である。
Next, a procedure for manufacturing the thin film solar cell module of the first embodiment will be described. 4 to 8 are top views or cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the thin film solar cell module according to the first embodiment. These are enlarged views of the region where the collecting
まず、製造工程では、複数の薄膜太陽電池素子10および薄膜太陽電池素子10の一部に外部に電力を取り出す集電電極21、22が透光性基板1上に形成された薄膜太陽電池100を用意する。
First, in a manufacturing process, the thin film
この薄膜太陽電池100は、ガラスなどの透光性基板1上に、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化錫(SnO2)などの酸化物透明導電材料からなる透明電極2、アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜などからなる光電変換層4、銀やアルミニウムなどの金属材料からなる裏面電極6、を順にCVD法やスパッタ法で積層して形成される。裏面電極6はAg、Al、Tiなどの金属や金属化合物で構成されてもよく、膜厚の1μm以下のものは、真空蒸着や反応性スパッタなどで成膜することができる。積層の途中段階や積層後にレーザースクライブなどの方法でこれらの層に分離溝9を形成する。この分離溝9によって積層膜はたとえば細長い形状の複数の太陽電池素子10に分割される。また、分離溝9内で隣接する太陽電池素子10の光電変換層4と裏面電極6間が電気的に直列に接続されるようにする。
This thin-film
図4(a)は製造工程の途中段階で本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールの基板周辺部を背面側から見た上面図、図4(b)はその断面図である。透光性基板1の端に位置する薄膜太陽電池素子10の裏面電極6を集電電極22として利用する。別途、集電電極22を形成する工程が必要ながなく工程が簡単となる。
FIG. 4 (a) is a top view of the peripheral portion of the substrate of the thin-film solar cell module according to
集電電極22の上の間隔をあけた複数の個所に導電性の接続材料12を設置する。この接続材料12が接続部13となる。集電電極22は基板の辺に沿って細長い形状であり、その延在方向に複数の接続材料12を相互に間隔Gをあけて列をなすように配置した。接続材料12の延在方向の幅C1は間隔Gに比べて小さくしてもよい。延在方向に直交する方向の接続材料12の幅C2は集電電極22の幅よりも小さくする。接続材料12は隣接する太陽電池素子10の裏面電極6と接触しないように分離溝9から距離をあけて設置される。
The
接続材料12はたとえば、導電性粒子を分散させた接着テープ、異方性導電フィルム、導電性ペーストなどである。図4(b)はこれらを集電電極22の上に配置した断面図である。延在方向に配置される接続材料12の周期Pは延在方向必ずしも一定である必要はない。接続材料12の厚みはフィルム部材であれば30〜100μmなどであり、導電性ペーストでは50〜250μm程度である。フィルム部材を用いると一定の膜厚の接続部形状となるのでよい。導電性ペーストの場合はスクリーン印刷などの方法で形成するとよい。これらの典型的なサイズとして、集電電極22が延在する方向の接続部13の幅C1が1〜20mm、延在方向の間隔Gが20〜150mm、それに対して垂直方向の接続材料12の幅C2が1〜8mm、集電電極22の幅Wが5〜10mmなどである。また、バスバー配線17の表面に接続材料を付けておけば、必ずしも集電電極22側に接続材料12を設置しなくてもよい。
The
次いで、隣り合う接続材料12間の領域にシート状のスペーサ15を載置する。図5(a)の上面図、図5(b)の断面図は、それぞれ図4(a)、図4(b)の上にスペーサ15を載置した状態を示す。スペーサ15は表面に熱可塑性樹脂材料を有する。その形状はたとえば図5(a)のように幅E1、長さE2の矩形のパターンが間隔をあけて平行に並び、各矩形の一辺が幅E3のパターンによって連なった形状である。この形状は矩形のパターン部分を歯、幅E3のパターンを基部とする櫛形とみなせる。その櫛の基部は、接続部13よりも透光性基板1の中心側に設置し、隣接する太陽電池素子の裏面電極6の上にはみ出すようにした。接続部13と矩形の歯のパターンとの間は少し間隔をあけた。また、図5(b)の断面図のように接続材料12の厚みよりも厚いシート状のスペーサ15を用いた。
Next, a sheet-
次いで、スペーサ15と接続材料12との上にバスバー電極17を載置する。図6(a)の上面図、図6(b)の断面図は、それぞれ図5(a)、図5(b)の上にバスバー電極17を載置した状態を示す図である。バスバー電極17の幅Wは集電電極22の幅よりも少し狭い。たとえば集電電極22の幅が5〜10mmに対して、幅Mは3〜8mmなどとして、集電電極22の上から隣接する太陽電池素子10の裏面電極の上にはみ出さないようにされる。また、図5(a)のようにバスバー電極17の側面からスペーサ15の一部がはみ出すようするとより望ましい。このバスバー電極17は厚み30〜100μmの銅や銅合金などの金属テープを切断して容易に作成できる。
Next, the
次いで、図6(b)の白抜き矢印のように、接続材料12の上のバスバー電極17を基板側に押圧してバスバー電極17と接続材料12と接触して電気的、機械的に接続する接続部13を形成する。接続部13はバスバー電極17の一方の端から順に形成してもよい。一方側から順に接続することにより、途中段階ではバスバー電極17の他方側が自由端となる。スペーサ15の上と接続材料12とで高さが異なるためバスバー電極17が少し曲がるが、この曲がり分の長さが自由端の移動で補えるので、バスバー電極17に応力が残りにくい。また、バスバー電極17が延性に富む材料であれば、複数の接続部13を同時に押圧して、曲がり部でバスバー電極17が多少延びるようにして接続してもよい。あるいはバスバー電極17を少し弛ませた状態で載置しておいて、同様に複数の接続部13を同時に押圧して接続してもよい。同時に複数個所接続すると処理速度が速くできるのでよい。また、バスバー電極17が非常に薄く、自重で曲がって接続材料12に接触する場合は、押圧は必ずしも必要ない。
Next, as indicated by the white arrow in FIG. 6B, the
接続材料12がACF(Anisotropic Conductive Film)のような導電性フィルムの場合、あらかじめ数mm角に裁断されて、集電電極22上に接着される。バスバー電極17の背面側から圧力および熱を同時に印加して接続処理される。バスバー電極17を集電電極22上に這わせながら、一点ずつ処理してもよい。熱処理温度は、ACFを構成する樹脂の種類により異なるが、一般的に200℃以下の温度である。
In the case where the
接続材料12が導電性接着剤の場合は、ディスペンサーなどを用いて、集電電極22上にあらかじめ塗布される。その上にバスバー電極17を載置した後に、オーブンなどを用いて、熱処理を行うことにより、裏面電極とバスバー配線との電気接続が形成される。
When the
接続材料12がはんだの場合は、あらかじめ集電電極22上にはんだを塗布しておく。バスバー電極17をその上に這わせていく際に、塗布したはんだを1点づつ溶融させて、バスバー配線17と集電電極22との接合を形成する。マルチヘッドの量産機を使用すれば、多点同時処理も可能である。
When the
集電電極22の上にバスバー配線17を配置して集電電極22と電気的に接続する接続工程は、以上で述べた手順以外にもさまざまな順序で行うことができる。先にスペーサ15を設置したのちに、接続材料12を設置してもよい。また、あらかじめバスバー電極17側に接続材料やスペーサ15を張り付けておいてもよい。集電電極22とバスバー配線17とは互いに間隔をあけた複数の接続部13で電気的に接続され、接続部13の間隔領域内に熱可塑性樹脂を含有するスペーサ15が集電電極22とバスバー配線17間に挟まれて設置されるようにすればよい。これらの接続工程によって、バスバー配線17には集電電極22と離隔して隣り合う接続部13間を電気的に接続する連結部が作成される。また、上記の手順では、あらかじめ凹凸を形成したバスバー配線17を直接に集電電極22に接続せず、バスバー配線17はまずスペーサ15上に載置されてから、集電電極22に接続される。バスバー配線17の屈曲した部分のみが局所的に集電電極22に当たらないので集電電極22が破損されにくい。
The connecting step of arranging the
次いで、薄膜太陽電池100とバスバー配線17との上を熱可塑性樹脂からなる封止シート25と、バックシート27とで覆う。図7の断面図は、図6(b)の接続工程後の上を封止シート25とバックシート27とで覆うことを示す。図7のように接続工程後のバスバー配線17はスペーサ15の上と接続部13との高さの違いから凹凸となる。なお、接続部13は接続材料12からなるが、押圧等によって接続材料12の高さよりも低くなっいてもよい。スペーサ15の上は概ね平坦であり、スペーサ15と接続部13との間の間隙の部分に曲がった傾斜部分ができる。接続部は主として平坦部分と傾斜部分とからなり、全体としてゆるやかな山なり形状となる。
Next, the thin film
また、図8は図7の垂直方向の断面図で、図3の点線X1X2間の位置に相当する。またこの図は、バスバー配線17と集電電極22との間にスペーサ15が挟まれた部分を示している。図のようにスペーサ15はバスバー配線17のある領域Mから、その側方領域P1、P2にはみ出して設置される。また、必須ではないが図のように、スペーサ15は集電電極22が形成された素子に隣接する薄膜太陽電池素子10の上の裏面電極6に一部重なって配置されてもよい。これにより、バスバー配線17が多少位置ずれしても、隣接する薄膜太陽電池素子10と接触することを防止できる。なお、図において領域Zは透光性基板1の周辺部を示す。この領域Zには特に膜が形成されず、基板表面が露出する。また、領域Nは薄膜太陽電池素子10が形成された領域であって、スペーサ15載置されていない領域を示す。
8 is a cross-sectional view in the vertical direction of FIG. 7 and corresponds to a position between dotted lines X1X2 in FIG. This figure also shows a portion where the
次いで、封止シート25を加熱溶融してバックシート27と薄膜太陽電池100とを接着する封止処理を行う。図9は封止処理後を経て完成される本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールの断面図であり、図7の封止工程後の断面図である。封止工程では、ラミネーターにより薄膜太陽電池100と封止シート25およびバックシート27との間が脱気されるとともに、高温加熱で封止シート25が軟化または溶融され、封止シート25とバックシート27とが薄膜太陽電池100の上に貼り付けられる。ラミネーターは、たとえば2枚のダイヤフラムシートで積層したモジュールを挟み込み、そのダイヤフラムシート間を真空ポンプで排気しながら加熱する装置である。典型的な加熱温度は110〜170℃である。封止シート25はシート状の形状が変形して封止接着層26となる。
Next, a sealing process is performed in which the sealing
封止工程の加熱によって熱可塑性樹脂材料を含有するスペーサ15も軟化して形状が変形する。特にその側面部で変形が大きい。しかし、バスバー配線17の接続部13間にできる連結部は、あらかじめスペーサ15が挟まれているため、その形状変化は小さく、封止工程を経た完成後も集電電極22からわずかな距離で隔離した凸形状が保たれる。その連結部のバスバー配線17の両面はスペーサ15の熱可塑性樹脂と、封止シート25の熱可塑性樹脂とによって挟まれる。連結部と集電電極22との間は、主としてスペーサ15の熱可塑性樹脂で接着される。
The
バスバー配線17の連結部の形状は、接続部13間におおむね集電電極22の表面に平行な平坦部分Tと、平坦部分Tから接続部13にかけて傾斜する傾斜部分Sとからなる。この平坦部分Tは封止工程前にスペーサ15が下部に位置した部分であり、傾斜部分Sはスペーサ15の側面と接続部13との間の間隙があった部分である。
The shape of the connecting portion of the
傾斜部分Sは、集電電極22を接続材料で接続部13に接続する工程や、背面からの封止シート25が押圧される封止工程によって、バスバー配線17のたわみが空隙部分に集中して、図のように断面がたとえばS字状などに湾曲した形状となる。
In the inclined portion S, the deflection of the
熱膨張の違いにより集電電極22とバスバー配線17との間に発生する応力緩和のためには、特に緩やかに傾斜した角度を有する傾斜部分Sができることが望ましい。また、傾斜部分Sに、ある程度のたるみのある曲面となるようにすることが望ましい。平坦部分Tも多少のたわみや微細な凹凸を有していてもよい。
In order to alleviate the stress generated between the
封止工程において加熱溶融したスペーサ15の熱可塑性の樹脂材料が傾斜部分Sの集電電極22とバスバー配線17との間に流れ込むので、この部分の空洞が発生することを防止できる。特に幅広のバスバー配線17を用いる場合にその効果が顕著である。なお、傾斜部分Sはスペーサ15の樹脂材料だけでなく、封止接着層26の一部も流入して充填されてもよい。
Since the thermoplastic resin material of the
また、図10は本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールの断面図であり、図8の封止工程後の断面図である。この図は図3のX1−X2間の断面図に相当する。図で領域Mは連結部のバスバー配線17が配置された領域である。領域P1、P2は連結部の領域Mに隣接する側方部分である。領域Nは領域Pよりもバスバー配線17から遠い位置にある薄膜太陽電池素子10部分である。領域Nはすぐ近傍にバスバー配線17がなく比較的平坦である。
Moreover, FIG. 10 is sectional drawing of the thin film solar cell module of this
封止工程によってスペーサ15の側面近傍は変形が大きいが、封止工程前にスペーサ15が連結部の側方の領域P1、P2にはみ出しているため、バスバー配線17の連結部ではその変形が小さい。封止工程中に背面のバックシート27側から圧力が加わっても、バスバー配線17は変形しにくい。また、連結部の領域M、その側方の領域P1、P2では、スペーサ15の厚みと封止シート25からなる封止接着層26の厚みとが加わって、平坦な領域ZやNに比べて熱可塑性樹脂の厚い層構造となる。この厚い層構造は外部から受ける力を分散して連結部を保護する効果に優れるともに、基板と配線の熱膨張差を緩和する際に連結部が内部で変形しやすくなり内部応力の緩和効果に優れる。また、バスバー配線17連結部周辺のみの熱可塑性樹脂を局所的に厚くするので、太陽電池の背面全体の樹脂層の厚みを厚くする構造に比べて経済的である。また薄いシート状のスペーサ15を挟み込むことでバスバー配線17に凹凸を形成したので、接続部13の間が長い場合でもように高さが低い凸部を形成することができる。このため、応力緩和効果に優れた薄型のモジュールとなる。
The vicinity of the side surface of the
なお、比較的平坦な領域Nや領域Zでは、封止接着層26の厚みは、おおよそ封止処理前の樹脂シート25の厚みと同程度になる。領域Mでは連結部が基板側から突出する部分であるので、封止接着層26の厚みは少し薄くなる場合がある。これらの厚みの変化は封止工程の温度や圧力、また樹脂シート25、スペーサ15の材質の選択することで調整することができる。
In the relatively flat region N and region Z, the thickness of the sealing
上記の封止工程後に、外部に電力を取りだすために外部配線を取り付けて薄膜太陽電池モジュールが完成する。本実施の形態1では開口部を形成した樹脂シート25とバックシート27を用いて封止し、その開口部内に露出するリード線24に外部配線を接続し、その接続部と開口部とを接続ボックス31で封止する。なお、外部に電力を取り出すための構造は、本実施の形態1に限らず、必ずしも開口部や接続ボックス31を使用しなくてもよい。両極の集電電極21、22に別々の接続ボックス31を設置してもよい。
After the above-described sealing step, external wiring is attached to take out electric power to the outside to complete the thin film solar cell module. In the first embodiment, sealing is performed using a
以上のように、本実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、複数の薄膜太陽電池素子10およびそれらの薄膜太陽電池素子10の一部に外部に電力を取り出す集電電極22が透光性基板1上に形成された薄膜太陽電池100を用意する工程を備える。そして、集電電極22の上にバスバー配線17を配置して集電電極22と電気的に接続する接続工程と、薄膜太陽電池100とバスバー配線17との上を封止シート25とバックシート27とで覆って封止する封止工程とを備える。封止シート25は熱可塑性樹脂からなる。接続工程では、集電電極22とバスバー配線17とが互いに間隔をあけた複数の接続部13で電気的に接続され、その間隔領域内に熱可塑性樹脂を含有するスペーサ15が集電電極22とバスバー配線17との間に設置される。この封止工程において、集電電極22とバスバー配線17とは、それらの間に挟まれるスペーサ15が含有する熱可塑性樹脂によって接着される。
As described above, in the method of manufacturing the thin-film solar cell module according to the first embodiment, the plurality of thin-film
このため、バスバー配線17に、集電電極22と離隔して、熱膨張差による応力を緩和する効果に優れた連結部を容易に製造できる。また、バスバー配線17が幅広の箔や薄板状であっても、集電電極22との間に樹脂が充填されやすく、空洞が発生しにくい。空洞が残留するとその部分に水分などが凝集しやすくなって集電電極の劣化が早まる可能性があるが、本発明では空洞が発生しにくいため、長期信頼性に優れたモジュールを実現できる。
For this reason, the connection part excellent in the effect which relieve | moderates the stress by a thermal expansion difference can be easily manufactured in the bus-
スペーサ15は必ずしもシート状でなくてもよいが、本実施の形態1のようにシート状とすることで、接続部13がたとえば数cm以上の長い距離がある場合でも集電電極22とバスバー配線17とをわずかな距離を離隔した連結部を作成することが容易となる。このため、応力緩和に優れた薄型のモジュールが実現できる。なおシート状は穴のない板状に限定されない。たとえば熱可塑性樹脂からなる繊維が少し隙間をあけて編み込まれてできるようなメッシュ形状であってもよい。また、表面が平滑である必要はなく、たとえば表面に微細なエンボス加工がされていてもよい。
The
集電電極22とバスバー配線17との間を電気接続は導電性粒子を接着樹脂中に分散させた材料を用いて、その厚みはスペーサ17の厚みよりも小さくすると、集電電極22とバスバー配線17との接続固定が容易であり、かつバスバー配線17に応力緩和に優れた凹凸形状を容易に形成できる。
The electrical connection between the
スペーサ15は集電電極22とバスバー配線17との間にあれば効果があるため、バスバー配線17の側方P1、P2にはみ出すことは必須でなく、バスバー配線17と同一の幅のものや少し幅が狭いものを用いてもよい。本実施の形態1では、バスバー配線17の側方P1、P2にはみ出すように設置したので、バスバー配線17の側部の変形が防止され、応力緩和に優れた凹凸形状が得られる。さらにスペーサ15はバスバー配線の側方にはみ出す部分で相互に連結されているので、複数のスペーサとなる部分を一度に載置できて製造が容易となる。
Since the
スペーサ15の形状は種々の形状にすることができる。本実施の形態1では隣接する接続部13側にバスバー配線17の延在方向と直交する側面を有するようにしたので、バスバー配線17の延在方向に沿って凹凸形状ができる。このため延在方向の応力緩和に優れた構造となる。
The
封止シート25とスペーサ15とは異なる熱可塑性樹脂を主成分としてもかまわない。封止シート25とスペーサ15とが含有する熱可塑性樹脂を同質とすると、封止工程においてバスバー配線17の連結部の基板側とバックシート側が同様な粘度の熱可塑性樹脂で挟まれるので、変形が防止されて応力緩和に優れた凹凸形状が得られる。また、スペーサ15の熱可塑性樹脂と封止シート25の熱可塑性樹脂とが一体となり、界面がなくなるのでさらに好ましい。そのような熱可塑性樹脂としてEVAが柔軟性に優れ好ましい。
The sealing
本実施の形態1の太陽電池モジュールは、互いに電気的に接続された複数の薄膜太陽電池素子10と、それらの薄膜太陽電池素子10の一部に形成された集電電極22とを透光性基板1上に有する薄膜太陽電池100を備える。集電電極22の上に配置されて集電電極22と電気的に接続されるバスバー配線17と、薄膜太陽電池100とバスバー配線17とを覆うバックシート27と、薄膜太陽電池100およびバスバー配線17とバックシート27との間に熱可塑性樹脂からなる封止接着層26とを備える。バスバー配線17は互いに間隔をあけた複数の接続部13で集電電極22と電気的に接続される。接続部13間に集電電極22との間が熱可塑性樹脂を含有するスペーサ15によって離隔された連結部を有し、連結部と集電電極22との間のスペーサ15が連結部の側方P1、P2にはみ出す部分を有する。これにより、連結部の側方P1、P2におけるバックシート27と薄膜太陽電池10との間の熱可塑性樹脂層の厚みが封止接着層26よりも厚くなり、熱膨張による応力を緩和する効果に優れる。
The solar cell module according to
なお、上記の実施の形態1では裏面電極上にバスバー配線を2本とも形成する構成を示したが、片側のみでもかまわない。片側は下側の透明電極上に直接コンタクトとっても良い。スペーサの樹脂材料として、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂よりも硬化後の伸縮性が優れた、たとえばEVAなどの熱可塑性樹脂を用いたため、完成後の使用環境における温度変化によるバスバー配線の熱膨張も柔軟に変形して緩和できるので、寿命や信頼性が向上する。 In the first embodiment, the configuration in which two bus bar wirings are formed on the back electrode is shown, but only one side may be used. One side may be in direct contact with the lower transparent electrode. As the spacer resin material, a thermoplastic resin such as EVA, which has superior elasticity after curing than a thermosetting resin such as epoxy resin, is used. Thermal expansion of bus bar wiring due to temperature changes in the use environment after completion Can also be flexibly deformed and relaxed, thus improving the service life and reliability.
<実施の形態2.>
図11は本実施の形態2の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する断面図であり、実施の形態1の図7に相当する部分を説明する図である。本実施の形態2の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態1と同様であるが、連結部の上のスペーサ15の上の領域Rに設置するバスバー配線17にあらかじめ微細な凹凸を形成した点で異なる。このため、完成したモジュールでは集電電極22と離隔した連結部に微細な凹凸ができるので、応力緩和効果を高めることができる。微細な凹凸は図のように複数であることが好ましい。微細な凹凸があるので領域Rは完全に平坦とはいえないが、おおむね集電電極22と平行な平坦部となる。また、この微細な凹凸とスペーサ15との間の隙間は、封止工程においてスペーサ15が含有する熱可塑性樹脂で充填される。
<Embodiment 2. >
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the thin film solar cell module according to the second embodiment, and is a diagram illustrating a portion corresponding to FIG. 7 of the first embodiment. The manufacturing process of the thin film solar cell module according to the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the
<実施の形態3.>
図12は本実施の形態3の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する断面図であり、実施の形態1の図7に相当する部分を説明する図である。本実施の形態3の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態1と同様であるが、スペーサ15の構造が異なる。本実施の形態3で使用するスペーサ15は熱可塑性樹脂からなる第1層15a、第3層15cを有し、その間に異なる材料からなる第2層15bが挟まれる構造のものである。第2層15bの材料はその融点が第1層15a、第3層15cの熱可塑性樹脂の融点よりも高い材料とした。第1層15a、第3層15cの材料は封止シート25と同質の熱可塑性樹脂材料とした。たとえば第1層15a、第3層15cは融点が100℃程度のEVA、第2層15bは融点が200℃以上のPETなどを用いるとよい。
<Embodiment 3. >
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the thin film solar cell module according to the third embodiment, and is a diagram illustrating a portion corresponding to FIG. 7 of the first embodiment. The manufacturing process of the thin film solar cell module of the third embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the structure of the
図13は封止工程後の本実施の形態3の薄膜太陽電池モジュールの構造を説明する断面図であり、実施の形態1の図10に相当する部分を説明する図である。封止工程ではバスバー配線17と集電電極22とは第1層15a、第3層15cの熱可塑性樹脂で接着される。またこれらより融点の高い第2層15bがあるため、封止工程における形状変化が小さくなる。このため、バスバー配線17の連結部の形状を保護する効果が高まる。また、第2層15bに耐湿性に優れた材料を用いることで集電電極22の長期信頼性をさらに高めることができる。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the structure of the thin-film solar cell module according to the third embodiment after the sealing step, and is a diagram illustrating a portion corresponding to FIG. 10 according to the first embodiment. In the sealing process, the
<実施の形態4.>
図14は本実施の形態4の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する図であり、図14(a)は接続工程で使用するバスバー配線17を基板側から見た上面図、図14(b)はそのバスバー配線17を集電電極22に設置して接続することを示す断面図である。本実施の形態4の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態1と同様であるが、バスバー配線17の集電電極22側にあらかじめ間隔をあけて複数の接続材料12が貼り付けられている点で異なる。集電電極22の上には接続部13となる位置に間隔をあけてスペーサ15は設置する。その後、その間隔内で接続材料12が集電電極22に対向するようにバスバー配線17を載置して、白矢印の方向にバスバー配線17を押圧し接続材料12を集電電極22に接触させて接続部13とする。接続材料12を付着したバスバー配線17を用いるので生産性が向上する。
<Embodiment 4. >
FIG. 14 is a diagram for explaining a manufacturing process of the thin-film solar cell module according to the fourth embodiment. FIG. 14 (a) is a top view of the
接続材料12は接着性を有する導電材料が好ましく、導電性粒子を樹脂中に分散させたテープや異方性導電シートなどが好ましい。接続材料12を集電電極22に接触させた際に、接触部を局所的に加熱すると接着力を高められるので好ましい。
The
<実施の形態5.>
図15は本実施の形態5の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する断面図であり、実施の形態4の図14(b)と同様の工程を示す図である。本実施の形態5の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態4と同様であるが、バスバー配線17の接続材料12が集電電極22に対向する面全体に形成されている点が異なる。接続材料12はバスバー配線17表面全体を覆っていてもよい。接続材料12はたとえば低融点のはんだ材料である。白矢印で示す位置をバスバー配線17を押圧しながらはんだごてで加熱して接続材料12を集電電極22に接触させて接続部13とする。接続材料12を付着したバスバー配線17を用いるので生産性が向上する。スペーサ15があるため、連結部が集電電極22に接して固定されることを防止できる。
<Embodiment 5. >
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin-film solar cell module according to the fifth embodiment, and shows the same process as that of FIG. 14B of the fourth embodiment. The manufacturing process of the thin film solar cell module of the fifth embodiment is basically the same as that of the fourth embodiment, but the
<実施の形態6.>
図16は本実施の形態6の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する図であり、図16(a)は接続工程で使用するバスバー配線17を基板側から見た上面図、図16(b)はそのバスバー配線17を集電電極22に設置して接続することを示す断面図である。本実施の形態6の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態4と同様であるが、バスバー配線17の集電電極22側には、複数の接続材料12に加えてスペーサ15が貼り付けられている点で異なる。接続材料12とスペーサ15とは交互に貼り付けられる。接続材料12とスペーサ15との位置が決まっているので接続工程で位置合わせが不要となり、作業効率がさらに向上する。またスペーサ15には相互に接続する部分がなくても設置が容易となり部材が少量でよい。スペーサ15が貼り付けられる領域はバスバー配線17内としても効果があるが、図のようにスペーサ15はバスバー配線17の側面からはみ出すようにするとより望ましい。
<Embodiment 6. >
FIG. 16 is a diagram for explaining a manufacturing process of the thin-film solar cell module according to the sixth embodiment. FIG. 16 (a) is a top view of the
<実施の形態7.>
図17は本実施の形態7の薄膜太陽電池モジュールの接続工程を説明する図であり、図17(a)は接続工程で使用するバスバー配線17を基板側から見た上面図、図17(b)はそのバスバー配線17を集電電極22に設置して接続することを示す断面図である。本実施の形態7の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態4と同様であるが、バスバー配線17には複数の接続材料12のかわりスペーサ15が貼り付けられている点で異なる。スペーサ15はバスバー配線17に沿って分断された構造であってもよいが、図のようにバスバー配線17の側面に相互に接続する部分を設けてもよい。集電電極22に複数の接続部13を設置後に、スペーサ15が付着したバスバー配線17を載置し、バスバー配線17と接続部13とを接続する。実施の形態4と同様に作業効率が良い。
<Embodiment 7. >
FIG. 17 is a diagram for explaining the connection process of the thin-film solar cell module according to the seventh embodiment. FIG. 17A is a top view of the
<実施の形態8.>
図18は本実施の形態8の薄膜太陽電池モジュールの接続工程を説明する図であり、図18(a)は接続工程で使用するバスバー配線17を基板側から見た上面図、図18(b)はそのバスバー配線17を集電電極22に設置することを示す断面図、図18(c)はその後に封止シート25とバックシート27で覆う工程を示す断面図である。本実施の形態8の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態6と同様であるが、バスバー配線17の複数の接続材料12の反対側に押圧材33が設置されている点が異なる。押圧材33の厚みはスペーサ15と同じか少し厚い材料からなると好ましい。押圧材33の材料はその融点が封止シート25の融点よりも高い材料であることが好ましい。さらに弾性に富む材料がさらに好ましい。たとえば封止シート25が融点あるいは軟化温度100℃のEVAである場合に、押圧材33は融点が200℃以上のシリコーンゴムなどとする。このため、封止工程後も大きく変形せず形状が保たれる。また、押圧材33が設置される位置は、バスバー配線17の接続材料12と反対側の位置に一部が重なっていればよい。図のように接続材料12と反対側の全面を覆って、さらにバスバー配線17の側方にはみ出すようにしてもよい。ただし、押圧材33の設置位置はスペーサ15の反対側と重ならない位置とする。
<Eighth embodiment. >
FIG. 18 is a diagram for explaining a connection process of the thin film solar cell module according to the eighth embodiment. FIG. 18A is a top view of the
上記のようなバスバー配線17を集電電極22の上に設置する。次いで図18(c)のように封止シート25とバックシート27で覆って封止する。この封止工程において押圧材33はバックシート27側から圧力がかかり、これによってバスバー配線17が凹凸を生じるように変形するとともに、接続材料12が押圧材33によって集電電極22と接して接続部13となる。このように接続工程と封止工程とが同時に行えるので、作業性が優れる。
The
このように本実施の形態8の薄膜太陽電池モジュールはバスバー配線17とバックシート27との間に接続部13の位置のバスバー配線17を集電電極22側に押圧する押圧材33が設置されている。このため接続部13の接着力が強くなり、接続部13の剥離を防止できるので、信頼性の高いモジュールとなる。たとえば、使用環境において低温になった場合などで、熱膨張差によってバスバー配線17内に引っ張り応力が発生する場合に接続部13の剥離を防止する効果が顕著である。なお、バスバー配線17を集電電極22の上に設置後に、封止工程の前に押圧材33を押圧して接続部13を形成してもよい。また、バスバー配線17にあらかじめ接着した押圧材33を使用したが、バスバー配線17と集電電極22とを接続する工程の前あるいは後に接続部13となる位置の上に押圧材33を載置しても信頼性の高いモジュールを実現できる。
As described above, in the thin film solar cell module according to the eighth embodiment, the pressing
<実施の形態9.>
図19(a)は本実施の形態9の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する上面図、図19(b)は、その工程を経て完成する構造を示す断面図である。本実施の形態9の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態1と同様であるが、隣接する接続部13間のスペーサ15にスリットUが形成されている点が異なる。なお図19(a)は実施の形態1の図5(a)、図19(b)は実施の形態1の図9に相当する図である。図19(a)は接続部13間のスペーサ15にスリットUを1か所設けた場合であるが、スリットUはその間に複数設けてもよい。また、スリットUはスペーサ15を貫通しない溝であってもよい。
<Embodiment 9. >
FIG. 19A is a top view for explaining the manufacturing process of the thin-film solar cell module according to
スペーサ15のスリットUの部分は封止工程において樹脂層が薄くなる部分となる。このため、その上のバスバー配線17は領域Vのように変形する。あらかじめ凹凸を形成することなく、封止工程で連結部に応力緩和の効果が優れた凹凸が作成できる。なお、スリットUの幅をスペーサ15の厚みに対して大きくすしすぎると、封止工程において集電電極22に接するように変形して、応力緩和効果が低減したり、集電電極22を破損したりする可能性がある。これを防ぐにはスリットUの幅をスペーサ15の厚みの5倍以下、望ましくは2倍以下などとすると良い。
The portion of the slit U of the
<実施の形態10.>
図20(a)および図20(b)は本実施の形態10の薄膜太陽電池モジュールの製造工程を説明する上面図である。本実施の形態10の薄膜太陽電池モジュールの製造工程は、基本的に実施の形態1と同様であるが、スペーサ15の形状が異なる。実施の形態1ではスペーサ15の形状をバスバー配線17の一方の側方にはみ出した部分で相互に連結された形状としたが、本実施の形態10では両方にはみ出した部分で相互に連結された形状とした。図20(a)はスペーサ15の両側方にはみ出した部分がいずれも連続して連なって全体として梯子形の形状を有する場合である。接続部材11は梯子形の隙間に位置する。図20(b)は図20(a)と別形状の場合であり、スペーサ15の両側方にはみ出した部分が交互に連続して連なり全体として蛇行形の形状を有する場合である。このようなスペーサ15の形状としても実施の形態1と同様の効果が得られる。
<Embodiment 10. >
FIG. 20A and FIG. 20B are top views for explaining the manufacturing process of the thin-film solar cell module according to the tenth embodiment. The manufacturing process of the thin film solar cell module of the tenth embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the shape of the
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。また、以上のある実施の形態で述べた一部の構成は技術的に著しい不都合を生じない範囲内で他の実施の形態で述べた構成と組み合わせたり、置き換えたりしてもよい。また、その構成の一部のみで効果が得られる場合は、その部分構成のみを利用してもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of the present invention is not limited to the present embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the invention, Included in the invention. In addition, a part of the structures described in the above embodiments may be combined with or replaced with the structures described in the other embodiments as long as no significant technical inconvenience occurs. Moreover, when an effect is acquired only with the part of the structure, you may utilize only the partial structure.
本発明によれば、熱膨張により発生する応力を緩和する効果に優れる太陽電池モジュールを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar cell module excellent in the effect which relieve | moderates the stress which generate | occur | produces by thermal expansion is realizable.
1 透光性基板、2 透明電極、4 光電変換層、6 裏面電極、10 薄膜太陽電池素子、12 接続材料、13 接続部、15 スペーサ、17 バスバー配線、21、22 集電電極、23 リード線、24 樹脂シート、25 封止シート、26 封止接着層、27 バックシート、31 接続ボックス、33 押圧材、100 薄膜太陽電池。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記集電電極の上にバスバー配線を配置して前記集電電極と電気的に接続する接続工程と、
前記薄膜太陽電池と前記バスバー配線との上を熱可塑性樹脂からなる封止シートとバックシートとで覆って封止する封止工程と、を備え、
前記接続工程では、前記集電電極と前記バスバー配線とは互いに間隔をあけた複数の接続部で電気的に接続され、前記間隔領域内に熱可塑性樹脂を含有するスペーサが前記集電電極と前記バスバー配線との間に設置される、薄膜太陽電池モジュールの製造方法。 Preparing a thin-film solar cell in which a plurality of thin-film solar cell elements and a collecting electrode for extracting power to the outside of a part of the thin-film solar cell elements are formed on a light-transmitting substrate;
A connecting step of arranging a bus bar wiring on the current collecting electrode and electrically connecting to the current collecting electrode;
A sealing step of covering and sealing the thin film solar cell and the bus bar wiring with a sealing sheet and a back sheet made of a thermoplastic resin,
In the connecting step, the current collecting electrode and the bus bar wiring are electrically connected by a plurality of connecting portions spaced from each other, and a spacer containing a thermoplastic resin in the space region includes the current collecting electrode and the current collecting electrode. A method for manufacturing a thin-film solar cell module installed between bus bar wirings.
前記集電電極の上に配置されて前記集電電極と電気的に接続されるバスバー配線と、
前記薄膜太陽電池と前記バスバー配線とを覆うバックシートと、
前記薄膜太陽電池および前記バスバー配線と前記バックシートとの間に熱可塑性樹脂からなる封止接着層と、を備え、
前記バスバー配線は互いに間隔をあけた複数の接続部で前記集電電極と電気的に接続され、前記接続部間に前記集電電極との間が熱可塑性樹脂を含有するスペーサによって離隔された連結部を有し、
前記連結部と前記集電電極との間の前記スペーサが前記連結部の側方にはみ出す部分を有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。 A thin film solar cell having a plurality of thin film solar cell elements electrically connected to each other and a collecting electrode formed on a part of the thin film solar cell element on a light-transmitting substrate;
A bus bar wiring disposed on the current collecting electrode and electrically connected to the current collecting electrode;
A backsheet covering the thin-film solar cell and the bus bar wiring;
A sealing adhesive layer made of a thermoplastic resin between the thin film solar cell and the bus bar wiring and the back sheet, and
The bus bar wiring is electrically connected to the current collecting electrode at a plurality of connection portions spaced from each other, and the connection between the current collecting electrodes is separated by a spacer containing a thermoplastic resin between the connection portions. Part
The thin film solar cell module, wherein the spacer between the connecting portion and the collecting electrode has a portion protruding to the side of the connecting portion.
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